贊!上半年，這些科學(xué)新成果或改變你我生活

科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)改革發(fā)展，創(chuàng)新成果改變你我生活。2018年上半年，我國(guó)在科學(xué)領(lǐng)域取得不少新突破和新發(fā)現(xiàn)，這些新成果不斷刷新公眾的科技感知力，也正在改變你我的生活。

世界首個(gè)體細(xì)胞克隆猴在我國(guó)誕生 重大腦疾病治療有了新前景

圖為體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華” 中科院供圖

中國(guó)科學(xué)院在今年1月24日舉行的新聞發(fā)布會(huì)上宣布，我國(guó)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物的體細(xì)胞克隆。生物學(xué)國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》以封面文章發(fā)表此項(xiàng)成果，并于2018年1月25日在線發(fā)表。該成果標(biāo)志中國(guó)率先開啟了以體細(xì)胞克隆猴作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的新時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在非人靈長(zhǎng)類研究領(lǐng)域由國(guó)際“并跑”到“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變。

除了在基礎(chǔ)研究上有重大意義外，此項(xiàng)成果也為解決我國(guó)人口健康領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)做出貢獻(xiàn)。據(jù)介紹，利用體細(xì)胞克隆技術(shù)制作腦疾病模型猴，為人類面臨的重大腦疾病的機(jī)理研究、干預(yù)、診治帶來前所未有的光明前景。

我國(guó)科學(xué)家率先發(fā)現(xiàn)人類胚胎激活機(jī)制 為優(yōu)生優(yōu)育打下基礎(chǔ)

今年3月，中國(guó)科學(xué)院北京基因組所與國(guó)內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)合作，在國(guó)際上首次揭示了人類胚胎進(jìn)行有序基因表達(dá)、發(fā)育進(jìn)化的奧秘。研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上。

研究表明，人類體內(nèi)的各種細(xì)胞幾乎都有大量基因的表達(dá)。然而，人受精之后大約有兩天的時(shí)間非常特殊，這段時(shí)間的胚胎幾乎沒有基因表達(dá)?？茖W(xué)家們找到了啟動(dòng)人類基因組表達(dá)的關(guān)鍵分子(Oct4)，發(fā)現(xiàn)在進(jìn)化歷史中，最先出現(xiàn)的基因(老基因)會(huì)先表達(dá)、而最后出現(xiàn)的基因往往會(huì)后表達(dá)。該研究還揭示了人類進(jìn)化的一個(gè)重要新機(jī)制?？茖W(xué)研究表明，DNA的突變會(huì)引起人類的進(jìn)化，DNA序列中有一類被稱為轉(zhuǎn)座子的DNA片段，它們常常會(huì)從一個(gè)區(qū)域跳到另一個(gè)區(qū)域，這種跳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生DNA突變。此次研究成果打開了認(rèn)識(shí)人類胚胎發(fā)育基因表達(dá)調(diào)控的大門，將會(huì)為人類的優(yōu)生優(yōu)育提供理論基礎(chǔ)。

世界首例神經(jīng)疾病模型豬誕生 推動(dòng)阿爾茲海默癥等疾病治療

圖為亨廷頓舞蹈病基因敲入豬 圖片來源：科普中國(guó)

中國(guó)科學(xué)院消息，經(jīng)過四年努力，廣東科學(xué)家領(lǐng)銜的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)首次利用基因編輯技術(shù)(CRISPR/Cas9)和體細(xì)胞核移植技術(shù)，成功培育出世界首例亨廷頓舞蹈病基因敲入豬。它能精準(zhǔn)模擬出人類神經(jīng)退行性疾病，為治療亨廷頓舞蹈病、老年癡呆等疾病提供穩(wěn)定、可靠的動(dòng)物模型，推動(dòng)藥物篩選和治療方案制定。該項(xiàng)成果于今年北京時(shí)間3月30日凌晨在線發(fā)表于《細(xì)胞》雜志上。

作為世界首例亨廷頓病基因敲入豬模型，科研人員介紹，將推動(dòng)我國(guó)發(fā)展出大動(dòng)物疾病模型的醫(yī)藥研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)針對(duì)阿爾茲海默癥、帕金森癥等神經(jīng)退行性疾病，以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的新藥研發(fā)進(jìn)程。同時(shí)，該動(dòng)物模型可用于干細(xì)胞治療等手段的臨床前評(píng)價(jià)，最終造福于人類。

科學(xué)家新發(fā)現(xiàn)超過100個(gè)影響人類發(fā)色的基因位點(diǎn) 為更精準(zhǔn)的法醫(yī)DNA表型刻畫提供可能

圖為用于全基因組關(guān)聯(lián)分析的頭發(fā)顏色分類 中科院供圖

中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所和其他幾國(guó)科研機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們新發(fā)現(xiàn)了超過100個(gè)影響人類頭發(fā)顏色的基因，打破了之前認(rèn)為的人類發(fā)色主要有幾個(gè)已知基因決定的認(rèn)識(shí)，有助于實(shí)現(xiàn)通過DNA來精準(zhǔn)預(yù)測(cè)未知犯罪者的頭發(fā)顏色。研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《自然遺傳學(xué)》雜志上。

此前的研究者認(rèn)為，人類頭發(fā)顏色主要由幾個(gè)已知的基因決定。此次研究表明，除已知的基因外，頭發(fā)顏色同時(shí)受新發(fā)現(xiàn)的100多個(gè)遺傳位點(diǎn)影響。基于新發(fā)現(xiàn)位點(diǎn)的人類頭發(fā)顏色預(yù)測(cè)有更高的準(zhǔn)確性，有利于指導(dǎo)后續(xù)的人類復(fù)雜表型遺傳學(xué)研究，為實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的法醫(yī)DNA表型刻畫提供可能。

中國(guó)科學(xué)家首揭水合離子原子級(jí)分辨圖像及幻數(shù)效應(yīng) 可縮短電池充電時(shí)間、增大電池功率

北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心教授江穎的科研團(tuán)隊(duì)繼2014年獲得世界首張亞分子級(jí)分辨的水分子圖像后，在國(guó)際上首次得到水合鈉離子的原子級(jí)分辨圖像，并發(fā)現(xiàn)了一種水合離子輸運(yùn)的幻數(shù)效應(yīng)。該成果于5月14日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。

研究結(jié)果表明，可以通過改變表面晶格的對(duì)稱性和周期性來控制受限環(huán)境或納米流體中離子的輸運(yùn)，從而達(dá)到選擇性增強(qiáng)或減弱某種離子輸運(yùn)能力的目的，這對(duì)很多相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域都具有重要的潛在意義，比如：離子電池、防腐蝕、電化學(xué)反應(yīng)、海水淡化、生物離子通道等等。”此外，該研究展的實(shí)驗(yàn)技術(shù)也首次將水合相互作用的研究精度推向了原子層次，未來有望應(yīng)用到更多更廣泛的水合物體系，開辟全新的研究領(lǐng)域。

我國(guó)成功研制國(guó)際首臺(tái)全自動(dòng)干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備 為再生醫(yī)學(xué)及精準(zhǔn)醫(yī)療奠定裝備基礎(chǔ)

圖為全自動(dòng)干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備操作臺(tái) 中科院供圖

由中國(guó)科學(xué)院廣州生物院承擔(dān)的國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目“全自動(dòng)干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備”完成研制，標(biāo)志著全球首臺(tái)自動(dòng)化無人堅(jiān)守、應(yīng)用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能化干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備誕生。

這臺(tái)設(shè)備擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，建立了從細(xì)胞培養(yǎng)、顯微在線觀測(cè)、移液換液、算法識(shí)別、克隆挑取及設(shè)備控制的裝備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了iPSC自動(dòng)化誘導(dǎo)培養(yǎng)、擴(kuò)增、成像、移液換液、挑克隆，下游分化等功能。首臺(tái)全自動(dòng)干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備的成功研制標(biāo)志著我國(guó)在干細(xì)胞裝備領(lǐng)域的自主研發(fā)取得新突破，推動(dòng)了我國(guó)干細(xì)胞基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用的發(fā)展，為再生醫(yī)學(xué)及精準(zhǔn)醫(yī)療的研究奠定了裝備基礎(chǔ)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

我國(guó)完成小麥A基因組測(cè)序和精細(xì)圖譜繪制 有望加速小麥遺傳改良

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的科研團(tuán)隊(duì)完成了小麥A基因組的測(cè)序和染色體精細(xì)圖譜的繪制，全面揭示了小麥A基因組的結(jié)構(gòu)和表達(dá)特征，對(duì)深入和系統(tǒng)研究麥類植物的結(jié)構(gòu)與功能基因組學(xué)以及進(jìn)一步推動(dòng)栽培小麥的遺傳改良具有重要理論意義和實(shí)用價(jià)值。研究成果于北京時(shí)間5月10日在國(guó)際學(xué)術(shù)刊物《自然》在線發(fā)表。

科研人員指出，小麥A基因組測(cè)序和精細(xì)圖譜繪制的完成，為國(guó)內(nèi)外科研工作者解析小麥基因組進(jìn)化和馴化提供了高質(zhì)量的基因組信息和一個(gè)全新的視角。注釋出的基因信息將助力小麥重要農(nóng)藝性狀基因的精細(xì)定位、克隆和功能解析，加速栽培小麥的遺傳改良和分子設(shè)計(jì)育種，對(duì)提升小麥產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、保障糧食安全和農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效與可持續(xù)發(fā)展將產(chǎn)生重要作用。

“天眼”FAST首次發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星 引力波探測(cè)又添新可能

圖為“天眼”FAST(500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡)

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)消息，“天眼”FAST(500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡)首次發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星并于近日得到國(guó)際認(rèn)證，這是FAST繼發(fā)現(xiàn)脈沖星之后的另一重要成果。新發(fā)現(xiàn)的脈沖星J0318+0253自轉(zhuǎn)周期5.19毫秒，根據(jù)色散估算距離地球約4000光年，由FAST使用超寬帶接收機(jī)進(jìn)行一小時(shí)跟蹤觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，是至今發(fā)現(xiàn)的射電流量最弱的高能毫秒脈沖星之一。

此次發(fā)現(xiàn)有何重大意義?科研人員解釋，毫秒脈沖星是每秒自轉(zhuǎn)上百次的特殊中子星，對(duì)其研究不僅有望對(duì)理解中子星演化、奇異物質(zhì)狀態(tài)起到重要作用，而且穩(wěn)定的毫秒脈沖星是低頻引力波探針。脈沖星搜索是進(jìn)行引力波探測(cè)研究的基礎(chǔ)，脈沖星計(jì)時(shí)陣是觀測(cè)超大質(zhì)量雙黑洞發(fā)出的引力波最有效的方法。脈沖星計(jì)時(shí)陣依賴數(shù)十顆計(jì)時(shí)性質(zhì)良好的毫秒脈沖星，其樣本的擴(kuò)大、性能的提高起始于脈沖星搜索。此次FAST首次發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星，展示了FAST對(duì)國(guó)際低頻引力波探測(cè)做出實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)的潛力。FAST項(xiàng)目組已經(jīng)策劃的FAST多科學(xué)目標(biāo)同時(shí)巡天規(guī)劃將發(fā)現(xiàn)大量毫秒脈沖星，大幅度提高脈沖星陣探測(cè)引力波的靈敏度。

中國(guó)科學(xué)院研發(fā)新型陶瓷材料 未來可用于“太空3D打印”

中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心科研人員在瑞士利用歐洲失重飛機(jī)成功完成了國(guó)際首次微重力環(huán)境下陶瓷材料立體光刻成形技術(shù)試驗(yàn)和我國(guó)首次金屬材料微重力環(huán)境下鑄造技術(shù)試驗(yàn)，試驗(yàn)驗(yàn)證了多項(xiàng)微重力環(huán)境下高精度制造前沿技術(shù)和新型材料，獲得多件完好的陶瓷和金屬制造樣品及豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

本次試驗(yàn)于6月12日開始，截止到6月13日下午，共進(jìn)行了28次微重力、2次月球重力和2次火星重力飛行，搭載的兩套裝置分別對(duì)陶瓷材料和金屬材料進(jìn)行了預(yù)先計(jì)劃的制造任務(wù)，共獲得10件陶瓷樣品和8件金屬樣品。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)多個(gè)大鯢隱存種 對(duì)今后大鯢保護(hù)提供全新科學(xué)支撐

研究揭示中國(guó)大鯢至少由5個(gè)物種(有可能為8個(gè))組成

由中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所領(lǐng)銜的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)在中國(guó)大鯢遺傳多樣性與保護(hù)研究上取得重要進(jìn)展：研究基于基因組水平數(shù)據(jù)揭示中國(guó)大鯢至少由5個(gè)物種(有可能為8個(gè))組成，這一成果打破了此前學(xué)界一直以來認(rèn)為的“中國(guó)大鯢是一個(gè)物種”的結(jié)論，對(duì)今后我國(guó)大鯢的保護(hù)策略提供了新的科學(xué)指導(dǎo)和依據(jù)。研究成果于北京時(shí)間5月22日零時(shí)在國(guó)際期刊《當(dāng)代生物學(xué)》上發(fā)表。

發(fā)現(xiàn)大鯢的多個(gè)隱存種對(duì)今后大鯢保護(hù)提供了全新的科學(xué)支撐?？蒲腥藛T介紹說，基于過去的分類知識(shí)和常規(guī)做法，在保護(hù)區(qū)劃分、人工養(yǎng)殖、增殖放流等保護(hù)過程中，中國(guó)大鯢長(zhǎng)期以來被當(dāng)作一個(gè)物種對(duì)待，且沒有區(qū)分不同地理種群。“若不及時(shí)調(diào)整，不僅有的物種不能得到保護(hù)，還很容易使小種群物種受到其它物種的基因侵蝕，甚至被取代，造成巨大遺傳資源損失甚至物種滅絕。”